蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(1)

蛾类和蝴蝶能看到紫外线。事实上,它们似乎更喜欢色谱上这个波段的颜色。因为在各种研究中,紫外线能够聚集最多的飞蛾。这可能是一种进化特征,使蛾类能看见某些花朵,并以某种方式为它们导航。

究竟为什么紫外线对蛾类或其他夜行动物有如此大的吸引力,现在仍然是个迷。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(2)

https://tech.sina.cn/2020-08-05/detail-iivhvpwx9366488.d.html

在我们这个小星球上,紫外线的主要来源是太阳。很显然,紫外线在白天更加强烈,到了晚上,可用的紫外线明显减少。几乎所有种的飞蛾在夜间都更加活跃,因此,有一点让人很困惑,为什么它们会对这种光产生这样的亲和力。

尽管仍有必要做更多的研究,不过这个特性的优势还是比较明显的。许多花朵具有能够反射紫外线的特殊图案,因此,即使是在夜深人静的夜晚,飞蛾也能找到这些花朵,采集到花蜜。

能看见自然界中的紫外光,或许可以用来解释蛾类如何在飞行时进行导航。通过比较两个物体反射的光来区分二者是大多数事物用来检测运动的方式。

当然,蛾类的这一特殊功能可被利用。大多数的灭虫器或捕虫器都使用了紫外线发光灯泡,飞蛾几乎无法抗拒这个诱惑。因此,它们会径直飞向捕虫器,并且最终被随后的电击烧死。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(3)

蛾类的视力似乎很好,又似乎很差,这取决于你将它们的视力与谁相比。如果你将蛾类的视觉能力同其他许多昆虫相比,那么,蛾类显然是获胜者。

蛾类可以区分颜色和运动。有些昆虫对部分颜色色盲,有的甚至是完全色盲。因此,可以说,蛾类在数量庞大的昆虫世界中,拥有非常好的视觉能力。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(4)

https://www.appledaily.com.tw/international/20170629/HHQXRI2B7IASWWXEJMXS574HNI/

与人眼相比,你可以说蛾类是差视力的典型。它们能看到的分辨率比我们低得多,这意味着它们无法像我们那样将事物看得既清楚又详细。

但是,它们在分辨率方面的不足,却可以通过其宽广的视觉覆盖面和对比敏感性来弥补。人类的视野较窄,我们的周边视野只能到达这么远。如果不转过头,我们就看不见我们的背后。

蛾类几乎能看见它们周围的所有事物。因此,无论危险来自哪个方向,它们都能快速移动。此外,它们还可以感知人眼看不见的光线。

蛾类的视觉还有一个明显的缺陷是,它们无法适应不断变化的光线条件。飞蛾通常依赖于月亮或者遥远的星星作为指引。由于星星和月亮离得实在遥远,光的强度在很大的距离内几乎没有变化,因此,只要没有其他光源,飞蛾就可以直线飞行数英里而不会分心。

此刻,一旦在它们面前放置一个人造光源,它们就会感到迷惑。它们显然被亮光所吸引,但由于距离太近,而且光的强度也不像月光那样普遍,它们就会尽量靠近光线。

由于无法适应从自然光到人造光,蛾类很容易就迷失方向。因此,你会看到很多飞蛾撞到车灯或路灯上。人们也正是利用了这个相同的机制来消灭飞蛾。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(5)

为了在寒冷和时常恶劣的夜晚生存,飞蛾不得不做出一些调整和适应,主要体现在它们的视力是如何进化的。

任何生物在夜晚面临的最大挑战就是光线的缺乏。是的,月亮和星星确实提供了一些喘息的机会,但是,这些光源并不是最可靠的,而且经常会被云层和密林所遮挡。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(6)

图片来源:National Geographic Magazine

动物通过眼睛里的感光器看东西。当光子(光粒子)从一个物体上反弹进入眼睛,它们就会刺激那些感觉器官,然后,相应的信号被发送至神经系统(主要是大脑),神经系统就从这些信号中形成了有意义的图像。

简而言之,这是视觉在大多数情况下的工作方式。因此,在夜晚很难看到东西,就是因为周围的光子要少得多。在这方面,无论星星还是月亮都无法与太阳抗衡。所以,像蛾类这样的夜行动物能够利用的资源就非常少。

为了在这种条件下看见东西,蛾类不得不以牺牲分辨率和视觉速度为代价,来提高敏感性。这些活动之所以能够发生,是因为飞蛾的神经元已经用这个方式进行过调整。

研究人员基本上发现,蛾类的神经系统可以将所有的视觉刺激加起来,形成一个更加连贯的图像。这个过程被称为求和,这使飞蛾在低光照水平下的视觉能力提高了一百倍。

这就是为什么夜间相对较少的紫外线对蛾类来说仍然是可见的。它们的神经系统的进化方式使它们能够在夜空中漫游而不失明。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(7)

正如老话所说——“像飞蛾扑火”。意思是一个人感到有一股难以置信的冲动,想去做一件可能有害也可能无害的事。这个说法基于了现实世界中的一个实际现象。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(8)

飞蛾扑火 |图片来源:https://www.360kuai.com/pc/

趋光性是一种“趋(向)性或移动”,即生物体为回应光源的刺激而表现出移动。如果它们向光源移动,就叫做正趋光性;如果它们远离光源,就叫做负趋光性。

如果你曾在阳台或窗台上摆一盆室内植物,你可能会注意到,为了离阳光更近,这棵植物是如何弯曲的。这是一个常见的趋光性的例子,而另一个这样的例子是飞蛾的向光而动。

研究人员已经确定这是一种进化特性,它对于很多物种的生存不可或缺。在昆虫中,为什么苍蝇和飞蛾会被强光甚至紫外线吸引,仍然是个迷。

一种流行的理论认为,飞蛾利用微弱的月光作为导航工具,因此,当它们遇到另一个光源,比如捕蝇器或路灯时,它们就很容易迷失方向。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(9)

有些种类的飞蛾眼睛中有极小的凸起结构,这些结构的尺寸比光的波长要小。因此,当光照射到它们的眼睛时,这些结构会减少光的反射,使飞蛾更难被掠食者发现。这些结构被称为“蛾眼抗反射结构”,其整体效果被称为“蛾眼效应”。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(10)

蛾眼微结构 |图片来源:科技大觀園(视频截图)

很多捕食者通过视觉捕猎。而许多昆虫明亮的大眼睛使它们对这些捕食者尤其有吸引力。因此,蛾类已经开发出一种方法,来减少它们眼睛反射的光量,从而提高了它们的生存几率。


结 论

即使在今天,蛾类和它们的视觉能力仍然是一个充满吸引力的研究领域。飞蛾在低光照水平下的视觉能力,以及其抗反射特性可以为造福人类的未来技术铺平道路。

蛾类图谱(蛾类视觉-完整指南)(11)

http://science.nchc.org.tw/Biomimicry1/download/attfile/09_middle report/M_E14981076.pdf

*不 反 光 的 玻 璃

科学界利用蛾眼效应,已经制造出了不会反光的玻璃,用于相机镜头,使相机能够获得更充足的光线;用在电脑或电视屏幕上,使屏幕不会反光。

*太 阳 能 电 池

一般的太阳能板有35%-40%的光线会被反射,利用蛾眼效应制造的太阳能板只有2%的太阳光被反射,大大提高了电池的效率。另外,利用蛾眼效应制作的太阳能板抗反射涂层更简单,更便宜,效率更高。

http://science.nchc.org.tw/Biomimicry1/download/attfile/09_middle report/M_E14981076.pdf

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英文链接:https://pestabc.com/moths-vision/

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